Förra veckan bevisade forskare att elektroner är runda - en upptäckt som kastade fysiker i en svans. Nu kan andra forskare vara lika förskräckta över att höra att det motsatta är sant om ett annat tvivelaktigt ämne: sfäriska virus. Visar sig att de inte är så runda som alla trodde, finner en ny studie.
Bortsett från känslorna av besvikna sfärälskare kan resultaten konstatera en viktig roll inom området virologi: De kan påverka hur virus studeras och kan påverka strategier som används för att behandla virussjukdomar, enligt studien.
Vissa typer av virus är icosahedral eller 20-sidigt. Sedan 1950-talet betraktades dessa virus som symmetriska sfärer, med 20 triangulära fasetter lika fördelade koncentriskt över sina ytor.
Den länge antagna geometrien för dessa virus formades av forskarnas förståelse för hur proteiner replikeras, vilket antydde att virus byggdes från många identiska kopior av samma proteinstruktur, säger studiens medförfattare Michael Rossmann, professor vid institutionen för biologiska Vetenskaper vid Purdue University i Indiana. Alla dessa identiska kopior skulle därför samlas för att bilda en symmetrisk form.
Faktum är att undersökning av sfäriska virus under mikroskopet sedan 1950-talet förstärkte uppfattningen om deras symmetri. Det visade sig dock att forskare inte såg hela bilden.
Så det kom som en stor överraskning när Rossmann och hans kollegor upptäckte att flaviviruses - ett släkte som inkluderar Zika och dengue - var asymmetriska, förklarade han.
"Eftersom alla studier av virus har undergått symmetri under många decennier, så hade vi inte tittat på virus med tillräcklig omsorg. Vi gjorde antaganden som överskrider dessa variationer," sa Rossmann till Live Science.
En ojämn yta
I den nya studien, publicerad online 22 oktober i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, använde Rossmann och hans kollegor kryo-elektronmikroskopi, eller cryo-EM, för att generera högupplösta 3D-modeller av ett flavivirus. Genom att kyla prover till extrema temperaturer avslöjar cryo-EM detaljer om virus på atomnivå.
Eftersom sfäriska virus ansågs vara perfekta sfärer avslutades detta tillvägagångssätt vanligtvis med en behandlingsteknik känd som ett symmetribehov, vilket skapade en symmetrisk modell från uppgifterna, rapporterade forskarna.
För den nya studien utelämnade forskarna det sista steget. De tittade på omogna och mogna Kunjin-virus (en subtyp av West Nile-viruset) och i båda formerna hittade de bulor som sticker ut på ena sidan av viruset. Med andra ord, adjö symmetri.
Dessa bulor tar form när ett ungt virus knoppar från ett annat virus i en värdcell, enligt studien. När proteiner i det nya virusets yttre membran kramar för att stänga öppningen, bildar de en form som inte är lika perfekt som de andra aspekterna på virusets yta, sa studiens medförfattare Richard Kuhn, också professor vid Purdues avdelning för biologiska Sciences.
"Halsen på denna spirande partikel blir väldigt smal när den klämmer fast, och det omgivande skalet börjar slå varandra," sade Kuhn i ett uttalande. "Vi tror att de kanske inte tar rätt antal proteiner för att göra en icosahedron, och resultatet är en partikel som har en snedvridning på ena sidan."
Forskarna upptäckte också att omogna virus hade oregelbundet placerat nukleokapsider eller kärnstrukturer. I unga virus låg kärnan närmare den ena sidan av det yttre skalet, även om den flyttade till centrum när viruset mognade, skrev forskarna i studien.
Dessa nyfundna oegentligheter erbjuder sannolikt insikt i hur nya virus samlas ihop när de växer i en infekterad cell, och att avslöja dessa funktioner och hur de fungerar kan erbjuda forskare nya mål för antiviral behandling, sade Rossmann.
"Alla antivirala verk genom att störa den normala förloppet i virusets livscykel - ett sätt att störa det är att stoppa den första montering av viruset," sade han.
